Chemicy często mierzą substancje za pomocą masy molowej i masy cząsteczkowej. Przykładem może być określenie liczby cząsteczek w cylindrze. Chemia bada wzajemne oddziaływanie atomów i cząsteczek w skali atomowej.

Co to jest masa cząsteczkowa?

Po pierwsze, cząsteczka odnosi się do składu podobnych lub różnych atomów ułożonych w proporcjach. Cząsteczki mogą tworzyć związki chemiczne podlegające właściwościom fizycznym i chemicznym każdej cząsteczki.

W skrócie, masa cząsteczkowa odnosi się do całkowitej masy substancji. Sumuje ona średnie masy poszczególnych atomów w cząsteczce tej konkretnej substancji.

Aby wyznaczyć masę cząsteczkową związku X, należy dodać masy atomowe wszystkich pierwiastków w składzie z uwzględnieniem ich krotności zgodnie z indeksami we wzorze.

Zilustrujemy to na przykładzie poniżej. Te masy atomowe są wzięte bezpośrednio z układu okresowego pierwiastków. Są one mierzone w jednostkach masy atomowej (amu), podobnie jak masa cząsteczkowa.

Przykład 1:

Określ masę cząsteczkową H2O i CH3CH2OH.

Odpowiedź:

Musisz ocenić składy podanych wzorów cząsteczkowych i wyprowadzić ich masy atomowe z układu okresowego. Weź pod uwagę indeksy.

Na przykład H2O oznacza, że są w nim dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu. Masa atomowa wodoru wynosi, z układu okresowego, 1,0079 amu, a tlenu 15,9994. Masa cząsteczkowa związku wynosi 2(1,0079) + 15,9994 = 18,0152 amu.

A żeby wyznaczyć masę cząsteczkową etanolu, czyli innego wzoru podanego w pytaniu, postępujemy tak samo. W etanolu znajdują się 2 atomy węgla, 6 atomów wodoru i 1 atom tlenu. Masa atomowa atomu węgla wynosi 12,011 amu. W związku z tym masa cząsteczkowa CH3CH2OH wynosi 2(12,011) + 6(1,0079) + 1(15,9994) = 46,069 amu. Do ćwiczenia oblicz wzór cząsteczkowy etanu (C2H4) i CO2.

Co to jest masa molowa?

Teraz, jeśli chodzi o pojęcie masy molowej, jest ona definiowana jako masa w kilogramach lub gramach jednego mola substancji. Zazwyczaj jednostką masy molowej jest gram/mol. Mol pierwiastka tlenu ma masę 15,9994 gramów. Zatem masa molowa wynosiłaby 15,9994 g/mol. Na przykład dla związku dwutlenku węgla masę molową określa się jako masę 1 mola cząsteczek tego związku. Liczba Avogadro’a, 6,022 x 1023 jest często używana do odnoszenia liczby atomów, cząsteczek i innych jednostek, którym odpowiada masa molowa. Na przykład, masa molowa H2O będzie równa masie w gramach na mol 6,022 x 1023 cząsteczek wody. Jeśli brzmi to zbyt technicznie, zilustrujemy to przykładem poniżej:

Przykład 2:

Wyznacz masę molową etanolu.

Odpowiedź:

W pierwszym przykładzie wyznaczyliśmy masę cząsteczkową etanolu (C2H5OH). Nie dajcie się zmylić innym wzorem jak wyżej wymieniony. Właśnie bawiliśmy się układami strukturalnymi wzoru etanolu, chociaż stosunek atomów pozostaje taki sam.

Etanol zawiera 6,022 x 1023molekuły, a masa molowa jest równa masie etanolu, który zawiera te molekuły. W naszym poprzednim przykładzie stwierdziliśmy, że masa cząsteczkowa etanolu wynosi 46,069 atomowych jednostek masy. Taką samą procedurę stosujemy przy obliczaniu masy molowej.

Jeden mol etanolu ma 2 mole atomów węgla, 6 moli atomów wodoru i jeden mol atomu tlenu. Biorąc masy atomowe z tabeli okresów, stwierdzamy, że masa molowa wynosi 2(12,011g) + 6(1,0079g) + 15,9994g co jest równe 46,069 g/mol. Zauważ, że to ta sama wartość, ale inne jednostki.

Uwaga: Masa molowa dowolnej substancji chemicznej odnosi się do jej masy atomowej lub masy cząsteczkowej w gramach na mol. Wartości są takie same, ale różne jednostki.

Ćwiczenie 2:

Oblicz masę molową fosforanu wapnia (Ca3(PO4)2). Odpowiedź powinna brzmieć 310,177 g/mol.

Jeśli chodzi o węgiel, to masa molowa węgla występującego naturalnie będzie inna niż wynikająca z układu okresowego, który należy do izotopu węgla-12. Naturalnie węgiel zawiera węgiel-12, węgiel-13 i węgiel-14. Ale mol węgla nadal zawiera 6,022 x 1023, ale z różnymi stosunkami tych izotopów.

Różnice między masą molową a masą cząsteczkową

Obliczenia dla masy molowej i masy cząsteczkowej

Masę molową wyznacza się dzieląc całkowitą masę substancji, która jest średnią masą każdego atomu, przez ilość w molach. Otrzymaną liczbą będą gramy na mol lub kilogramy na mol. Masę cząsteczkową wyznacza się poprzez obliczenie masy substancji w odniesieniu do 1/12 izotopu węgla-12.

Definicja masy molowej i masy cząsteczkowej

Masa cząsteczkowa odnosi się do masy cząsteczek, podczas gdy masa molowa odnosi się do masy mola substancji.

Jednostki SI dla masy molowej i masy cząsteczkowej

Masa molowa jest wyrażana w gramach na mol, podczas gdy masa cząsteczkowa jest wyrażana w jednostkach masy atomowej. To wyrażenie jednostek SI wraca do tego, jak te pojęcia są zdefiniowane, jak wspomniano wcześniej.

Podsumowanie masy molowej w stosunku do masy cząsteczkowej

• Masa molowa i masa cząsteczkowa to ważne pojęcia w chemii
• Masa molowa jest wyrażana w gramach na mol lub kilogramach na mol, natomiast masa cząsteczkowa jest wyrażana w jednostkach masy atomowej. Masa molowa jest w zasadzie bezjednostkowa.
• Masę molową obliczamy dzieląc masę substancji przez jej ilość, a masę cząsteczkową obliczamy biorąc średnią masę jednostek danej substancji
• Mają te same wartości, ale różne jednostki SI.